2019年高考物理一輪復習 專題 靜電場練習.doc

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靜電場 一、多選題 1.（2018?卷Ⅱ）如圖，同一平面內(nèi)的a,b,c,d四點處于勻強電場中，電場方向與此平面平行，M為a,c連線的中點，N為b,d連線的中點。一電荷量為q（q>0）的粒子從a點移動到b點，其電勢能減小 ;若該粒子從c點移動到d點，其電勢能減小 。下列說法正確的是（ ） A.此勻強電場的場強方向一定與 兩點連線平行 B.若該粒子從 點移動到 點，則電場力做功一定為 C.若 之間的距離為 ,則該電場的場強大小一定為 D.若 ,則 兩點之間的電勢差一定等于 兩點之間的電勢差 【答案】B,D 【解析】【解答】A、選項根據(jù)題意無法判斷，故A項錯誤。 B、由于電場為勻強磁場，M為a、c連線的中點，N為b、d連線的中點，所以 若該粒子從M點移動到N點，則電場力做功一定為 ,故B正確； C、因為不知道勻強電場方向，所以場強大小不一定是 ，故C錯誤； D、若W1=W2 ， 說明 由因為 ； 解得： ，故D正確； 故答案為：BD 【分析】勻強電場中沿同一直線降落相同距離，電勢降落相等，知道場強是矢量，明確電場力做功與電勢差的關(guān)系，是解決此題的關(guān)鍵。 2.（2018?卷Ⅰ）圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強電場內(nèi)間距相等的一組等勢面，已知平面b上的電勢為2V。一電子經(jīng)過a時的動能為10eV，從a到d的過程中克服電場力所做的功為6eV。下列說法正確的是（ ） A.平面c上的電勢為零B.該電子可能到達不了平面f C.該電子經(jīng)過平面d時，其電勢能為4cVD.該電子經(jīng)過平面b時的速率是經(jīng)過d時的2倍 【答案】A,B 【解析】【解答】根據(jù)題述，勻強電場中等勢面間距相等，相鄰等勢面之間的電勢差相等。設相鄰等勢面之間的電勢差為U ， 根據(jù)電子從a到d的過程中克服電場力所做功為Wab=6eV，電場方向水平向右。由Wab=3eV，聯(lián)立解得：U=2V。已知b的電勢為2V，則平面c上的電勢為零， A符合題意；由于af之間的電勢差為4U=8V，一電子經(jīng)過a時的動能為10eV，由于題述沒有指出電子速度方向，若該電子速度方向指向左或指向上或下，則該電子就到達不了平面f， B符合題意；由于題述沒有指出電子速度方向， CD不符合題意。故答案為：AB 【分析】該題主要考查電場力做功與電勢能與動能的變化關(guān)系：若只有電場力做功，電子的動能與勢能相互轉(zhuǎn)化，其代數(shù)和不變；電勢能與電勢的關(guān)系，以及等勢面與電場線的關(guān)系：電場線垂直等勢面且由高電勢指向低電勢。 3.（2018?江蘇）如圖所示，電源E對電容器C充電，當C兩端電壓達到80 V時，閃光燈瞬間導通并發(fā)光，C放電．放電后，閃光燈斷開并熄滅，電源再次對C充電．這樣不斷地充電和放電，閃光燈就周期性地發(fā)光．該電路（ ） A.充電時，通過R的電流不變 B.若R增大，則充電時間變長 C.若C增大，則閃光燈閃光一次通過的電荷量增大 D.若E減小為85 V，閃光燈閃光一次通過的電荷量不變 【答案】B,C,D 【解析】【解答】電容器充電時兩端電壓不斷增大，所以電源與電容器極板間的電勢差不斷減小，因此充電電流變小， A不符合題意；當電阻R增大時，充電電流變小，電容器所充電荷量不變的情況下，充電時間變長， B符合題意；若C增大，根據(jù)Q=CU ， 電容器的帶電荷量增大， C符合題意；當電源電動勢為85V時，電源給電容器充電仍能達到閃光燈擊穿電壓80V時，所以閃光燈仍然發(fā)光，閃光一次通過的電荷量不變， D符合題意。 故答案為：BCD 【分析】熟練掌握形成電流的條件，電流的定義式以及電容器充放電的原理、知道Q=CU即可解決此題。 4.（2018?卷Ⅲ）如圖，一平行板電容器連接在直流電源上，電容器的極板水平，兩微粒a、b所帶電荷量大小相等、符號相反，使它們分別靜止于電容器的上、下極板附近，與極板距離相等?，F(xiàn)同時釋放a、b ， 它們由靜止開始運動，在隨后的某時刻t ， a、b經(jīng)過電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面，a、b間的相互作用和重力可忽略。下列說法正確的是（ ） A.a的質(zhì)量比b的大B.在t時刻，a的動能比b的大 C.在t時刻，a和b的電勢能相等D.在t時刻，a和b的動量大小相等 【答案】B,D 【解析】【解答】根據(jù)題述可知，微粒a向下加速運動，微粒b向上加速運動，根據(jù)a、b經(jīng)過電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面，可知a的加速度大小大于b的加速度大小，即aa>ab。對微粒a ， 由牛頓第二定律， qE=maaa ， 對微粒b ， 由牛頓第二定律，qE =mbab ， 聯(lián)立解得： > ，由此式可以得出a的質(zhì)量比b小，選項A不符合題意；在a、b兩微粒運動過程中，a微粒所受合外力大于b微粒，a微粒的位移大于b微粒，根據(jù)動能定理，在t時刻，a的動能比b大，選項B符合題意；由于在t時刻兩微粒經(jīng)過同一水平面，電勢相等，電荷量大小相等，符號相反，所以在t時刻，a和b的電勢能不等，選項C不符合題意；由于a微粒受到的電場力（合外力）等于b微粒受到的電場力（合外力），根據(jù)動量定理，在t時刻，a微粒的動量大小等于b微粒，D符合題意。 故答案為：BD 【分析】由題意結(jié)合運動學公式， 牛頓第二定律、動能定理、動量定理可分別求得a和b的加速度、質(zhì)量、動能、動量的關(guān)系。由于某時刻t,兩微粒在同一水平面可知電勢相等，根據(jù)EP=qφ，（此公式需注意每個物理量的正負號）可求得兩微粒電勢能的關(guān)系。 5.關(guān)于電場力和電場強度，以下說法正確的是（ ） A.電荷受到的電場力大則場強大 B.電場中某點場強為零，則檢驗電荷在該點受到的電場力為零 C.在電場某點如果沒有檢驗電荷，則電場力為零，電場強度也為零 D.一檢驗電荷在以一個點電荷為球心，半徑為r的球面上各點所受電場力相同 【答案】A,B 【解析】【解答】A.一點電荷分別處于電場中的A、B兩點，根據(jù)場強的定義式： 可知，電荷受到的電場力大，場強大，A符合題意； B.電場中某點場強E為零，由電場力公式F=qE可知，檢驗電荷在該點受到的電場力一定為零，B符合題意； C.在電場中某點沒有檢驗電荷時，電場力為零，但電場強度不為零，電場強度與檢驗電荷無關(guān)，由電場本身決定，C不符合題意； D.一檢驗電荷在以一個點電荷為球心，半徑為r的球面上各點所受電場力大小相等，但方向不同，所以電場力不同，D不符合題意。 【分析】電場強度有兩種計算方法，種是定義法，用試探電荷受到的力除以本身的電荷量即可，但是此點的電場強度與試探電荷無關(guān)，二是直接利用庫侖定律直接求解。 6.真空中距點電荷（電量為Q）為r的A點處，放一個帶電量為q（q＜＜Q）的點電荷，q受到的電場力大小為F，則A點的電場強度大小為（ ） A.B.C.D. 【答案】B,D 【解析】【解答】場強計算公式 ，B對，場強決定式 ，D對，A點場強可以利用某試探電荷在該點所受電場力和其電荷量的比值計算，B符合題意，點電荷周圍的電場強度可以用 進行計算，D符合題意 故答案為：BD 【分析】該題目求A點的電場強度有兩種方法，一種是定義法，用試探電荷受到的力除以本身的電荷量即可，二是直接利用庫侖定律求解。 7.光滑絕緣水平面上固定兩個等量點電荷，它們連線的中垂線上有A、B、C三點，如圖甲所示。一帶正電粒子由A點靜止釋放，并以此時為計時起點，沿光滑水平面經(jīng)過B、C兩點（圖中未畫出），其運動過程的v-t圖象如圖乙所示，其中圖線在B點位置時斜率最大，根據(jù)圖線可以確定（ ） A.中垂線上B點電場強度最大B.中垂線上B點電勢最高 C.電荷在B點時的加速度為 m/s2D.UBC＞UAB 【答案】A,D 【解析】【解答】v-t圖象的斜率等于加速度，B點處為整條圖線切線斜率最大的位置，說明物塊在B處加速度最大，B點電場強度最大，A符合題意；從A到B電場力做正功，電勢能減小，可知A點的電勢最高，B不符合題意；由圖得：B點的加速度為 ，C不符合題意； 物塊從A到B的過程，根據(jù)動能定理得：qUAB= mvB2- mvA2 ， 則得， ，同理可知，所以UBC＞UAB ， D符合題意。 故答案為：AD。 【分析】在v-t圖像中，圖像的斜率表示加速度，利用牛頓第二定律分析受到的電場力的大小即可；結(jié)合兩正電荷的電場強度的分布，分析電勢差的關(guān)系。 8.電場中某區(qū)域的電場分布如圖所示，a、b是電場中的兩點．下列說法正確的是（ ） A.a、b兩點的場強相等 B.a點的場強大于b點的場強 C.同一個點電荷在a點所受的電場力小于在b點所受的電場力 D.同一個點電荷在a點所受的電場力大于在b點所受的電場力 【答案】B,D 【解析】【解答】A、B、電場線的疏密反映電場強度的相對大小，a點的電場線密，所以電場強度較大．A不符合題意，B符合題意；C、D、a點的電場強度較大，同一點電荷放在a點受到的電場力較大．C不符合題意，D符合題意． 故答案為：BD 【分析】用電場線表示電場強度時，電場線密集的地方，電場強度大，電場線稀疏的地方，電場強度小。 9.一勻強電場的方向平行于xOy平面，平面內(nèi)a、b、c三點的位置如圖所示，三點的電勢分別為10V、17V、26V．下列說法正確的是（　?。? A.電場強度的大小為2.5V/cm B.坐標原點處的電勢為1 V C.電子在a點的電勢能比在b點的低7eVD.電子從b點運動到c點，電場力做功為9eV 【答案】A,B,D 【解析】【解答】解：A、如圖所示，在ac連線上，確定一b′點，電勢為17V，將bb′連線，即為等勢線，那么垂直bb′連線，則為電場線，再依據(jù)沿著電場線方向，電勢降低，則電場線方向如下圖， 因為勻強電場，則有：E= ，依據(jù)幾何關(guān)系，則d= = =3.6cm， 因此電場強度大小為E= =2.5V/cm，故A正確； B、根據(jù)φc﹣φa=φb﹣φo ， 因a、b、c三點電勢分別為φa=10V、φb=17V、φc=26V，解得：原點處的電勢為φ0=1 V，故B正確； C、因Uab=φa﹣φb=10﹣17=﹣7V，電子從a點到b點電場力做功為W=qUab=7 eV，因電場力做正功，則電勢能減小，那么電子在a點的電勢能比在b點的高7 eV，故C錯誤； D、同理，Ubc=φb﹣φc=17﹣26=﹣9V，電子從b點運動到c點，電場力做功為W=qUbc=9 eV，故D正確； 故選：ABD． 【分析】根據(jù)勻強電場的電場強度公式E= ，結(jié)合勻強電場等勢面特點，電場線一定與等勢面垂直，即可求解；根據(jù)電場力做功表達式W=qU，從而確定電場力做功，同時也能確定電勢能的變化情況． 10.在x軸上有兩個點電荷q1、q2 ， 其靜電場的電勢φ在x軸上分布如圖所示．下列說法正確有（　　） A.q1和q2帶有異種電荷 B.x1處的電場強度為零 C.負電荷從x1移到x2 ， 電勢能減小D.負電荷從x1移到x2 ， 受到的電場力增大 【答案】A,C 【解析】【解答】A、由圖可知：無窮遠處電勢為零，有電勢為正的地方，故存在正電荷；有電勢為負的地方，故也存在負電荷，所以，q1和q2帶有異種電荷，故A正確； B、電場強度等于圖中曲線斜率，x1處的斜率不為零，故電場強度不為零，故B錯誤； C、負電荷從x1移到x2 ， 電勢增大，由知負電荷在電勢高的位置電勢能小，故C正確； D、負電荷從x1移到x2 ， 曲線斜率減小，所以電場強度減小，電荷受到的電場力減小，故D錯誤； 故選：AC． 【分析】由電勢的變化及無窮遠處電勢為零可得源電荷帶異號電荷，再根據(jù)電場強度即曲線斜率得到電場強度變化，進而得出電場力變化． 11.下列靜電學公式中，F(xiàn)、q、E、U、r和d分別表示靜電力、電荷量、電場強度、電勢差及距離，① ，② ，③ ，④U=Ed，下列有關(guān)四個公式的說法中不正確的是（ ） A.它們都只對點電荷或點電荷的電場成立 B.①②③只對點電荷或點電荷電場成立，④對任何電場都成立 C.①②只對點電荷成立，③對任何電場都成立，④只對勻強電場成立 D.①②只對點電荷成立，③④對任何電場都成立 【答案】A,B,D 【解析】【解答】公式① 是庫侖定律，只適用于點電荷，公式②是根據(jù)定義及庫侖定律求出的公式得到的點電荷場強公式，只適用點電荷的電場，公式③ 是場強的定義式，適用于任何電場，公式④U=Ed為勻強電場中得出的場強與電勢差的關(guān)系式，只適用于勻強電場，故ABD錯誤符合題意?！痉治觥抗舰? 是庫侖定律，只適用于點電荷，公式②是根據(jù)定義及庫侖定律求出的公式得到的點電荷場強公式，只適用點電荷的電場，公式③ 是場強的定義式，適用于任何電場，公式④U為勻強電場中得出的場強與電勢差的關(guān)系式，只適用于勻強電場 12.平行板電容器的兩極板A、B接在電池兩極，一個帶正電小球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合開關(guān)S，電容器充電，這時懸線偏離豎直方向的夾角為θ ， 如圖所示，則(　 　) A.保持開關(guān)S閉合，帶正電的A極板向B極板靠近，則θ角增大 B.保持開關(guān)S閉合，帶正電的A極板向B極板靠近，則θ角不變 C.開關(guān)S斷開，帶正電的A極板向B極板靠近，則θ角增大 D.開關(guān)S斷開，帶正電的A極板向B極板靠近，則θ角不變 【答案】A,D 【解析】【解答】球在電場中平衡，則所受電場力、重力及繩的拉力的合力為零。由平衡條件得tanθ＝ ，故要判斷θ的變化，只需判斷電場強度E的變化即可。S閉合時，U不變，A向B靠近，d減小，由E＝ ，可知E增大，θ角增大，故A正確，B錯誤；S斷開，則Q不變，A向B靠近，E不變，則θ角不變，故C錯誤，D正確。【分析】電容器在電壓不變的情況下，場強與距離成反比。在斷開電源后場強不變，兩極板電壓與距離成反比。 13.關(guān)于元電荷，下列說法中正確的是（ ） A.元電荷實質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身B.所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍 C.元電荷的值通常取作e=1.6010﹣19CD.電荷量e的數(shù)值最早是由美國物理學家密立根用實驗測得的 【答案】B,C,D 【解析】【解答】解：A、元電荷是指最小的電荷量，不是指質(zhì)子或者是電子，故A不符合題意； B、何帶電體所帶電荷都等于元電荷或者是元電荷的整數(shù)倍．故B符合題意； C、元電荷的值通常取作e=1.6010﹣19C，故C符合題意； D、電荷量e的數(shù)值最早是由美國科學家密立根用實驗測得的，故D符合題意； 故答案為：B、C、D． 【分析】此題屬于基礎題型，考查對元電荷的認識和理解，比較簡單，但需引起重視。 14.下列說法中正確的是（ ） A.只要有電荷存在，電荷周圍就一定存在著電場 B.電場是一種物質(zhì)，它與其他物質(zhì)一樣，是不依賴我們的感覺而客觀存在的東西 C.電荷間的相互作用是通過電場而產(chǎn)生的，電場最基本的性質(zhì)是對處在它里面的電荷有力的作用 D.場強的定義式E＝ 中，F(xiàn)是放入電場中的電荷所受的力，q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量 【答案】A,B,C 【解析】【解答】電荷在其周圍產(chǎn)生電場，故A對；電場是一種特殊的物質(zhì)，實物和場是物質(zhì)存在的兩種不同形式，故B對；電荷間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的，故C對；在其定義式E＝ 中，F(xiàn)是試探電荷所受的力，q是放入電場中的試探電荷?！痉治觥繉﹄妶鲂再|(zhì)的基本描述。 15.關(guān)于電勢差和靜電力做功的說法中，正確的是（ ） A.電勢差是矢量，靜電力做的功是標量 B.在兩點間移動電荷，靜電力不做功，則兩點間的電勢差為零 C.在兩點間被移動的電荷的電荷量越大，則兩點間的電勢差越大 D.在兩點間移動電荷時，靜電力做正功，則兩點間的電勢差不一定大于零 【答案】B,D 【解析】【解答】電勢差是標量，其正負號不表示方向，故A錯；兩點間的電勢差與被移動的電荷的電荷量無關(guān)，故C錯；若在兩點間移動負電荷時，靜電力做正功，則這兩點間電勢差為負值，故D正確?！痉治觥侩妱莶顬闃肆?，電勢差為零電場力不做功，電勢差由電場決定，與有無電荷無關(guān)，W=Uq，做功正負不但要看電勢差還要看電荷量。 16.如圖所示，在點電荷Q產(chǎn)生的電場中，實線MN是一條方向未標出的電場線，虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運動軌跡。設電子在A、B兩點的加速度大小分別為aA、aB ， 電勢能分別為EpA、EpB。下列說法正確的是 A.電子一定從A向B運動B.若aA>aB ， 則Q靠近M端且為正電荷 C.無論Q為正電荷還是負電荷一定有EpAvN ， EpMφb>φc ， Eb≠0，選項B正確。【分析】靜電平衡導體內(nèi)部場強為零. 37.空間有一勻強電場，在電場中建立如圖所示的空間直角坐標系O－xyz，M、N、P為電場中的三個點，M點的坐標為（0，a，0），N點的坐標為（a，0，0），P點的坐標為（a， ， ）。已知電場方向平行于直線MN，M點電勢為0，N點電勢為1 V，則P點的電勢為（ ） A.VB.VC.VD.V 【答案】D 【解析】【解答】沿z軸負向觀察，M、N、P三點的位置如圖所示，其中P與它在Oxy平面內(nèi)的投影點P′重合，由題意可知φP＝φP′ 分別過O、P′作MN的垂線，垂足分別為A、B。由幾何知識可知 。因為E ＝1 V，所以UBM＝E ＝E ＝ V，因φM＝0，故φB＝ V，又因P′B垂直電場線，P′B為等勢線，φP＝φP′＝ V，故D選項正確。 【分析】利用等電勢法尋找等勢面與電場線垂直，并根據(jù)幾何關(guān)系可得到電勢大小. 38.如圖所示，M、N為兩個等量同種電荷，在其連線的中垂線上的P點放一靜止的點電荷q（負電荷），不計重力，下列說法中正確的是（ ） A.點電荷在從P到O的過程中，加速度越來越大，速度也越來越大 B.點電荷在從P到O的過程中，加速度越來越小，速度越來越大 C.點電荷運動在O點時加速度為零，速度達最大值 D.點電荷越過O點后，速度越來越小，加速度越來越大，直到粒子速度為零 【答案】C 【解析】【解答】由等量同種電荷周圍的電場線的分布可知，O點場強為零，從O點沿著中垂線向無窮遠處延伸，場強先增大后減小，所以點電荷在從P到O的過程中，加速度可能先增大后減小，選項A、B錯；但負電荷所受M、N兩點電荷庫侖力的合力方向豎直向下，到O點一直加速，選項C對；同理點電荷越過O點后，速度越來越小，但加速度先增大后減小，選項D錯?！痉治觥康攘客N電荷連線中點場強最小為零，速度最大，中垂線上自中點向兩端延伸，場強先減小后增加。 39.圖中的平行直線表示一簇垂直于紙面的等勢面。一個電荷量為–5.010–8 C的點電荷，沿圖中的曲線從A點移動到B點，電場力做的功為（ ） A.–5.010–7 JB.5.010–7 JC.–3.510–6 JD.3.510–6 J 【答案】B 【解析】【解答】UAB=φA–φB=–10 V，WAB=qUAB=5.010–7 J，B正確?！痉治觥縒=Uq，僅由初末位置的電勢差來決定的，與路徑無關(guān)。 40.（2016?新課標Ⅱ）如圖，P為固定的點電荷，虛線是以P為圓心的兩個圓．帶電粒子Q在P的電場中運動．運動軌跡與兩圓在同一平面內(nèi)，a、b、c為軌跡上的三個點．若Q僅受P的電場力作用，其在a、b、c點的加速度大小分別為aa、ab、ac ， 速度大小分別為va、vb、vc ， 則（ ） A.aa＞ab＞ac ， va＞vc＞vbB.aa＞ab＞ac ， vb＞vc＞va C.ab＞ac＞aa ， vb＞vc＞vaD.ab＞ac＞aa ， va＞vc＞vb 【答案】D 【解析】【解答】解：點電荷的電場強度的特點是離開場源電荷距離越小，場強越大，粒子受到的電場力越大，帶電粒子的加速度越大，所以ab＞ac＞aa ， 根據(jù)軌跡彎曲方向判斷出，粒子在運動的過程中，一直受靜電斥力作用，離電荷最近的位置，電場力對粒子做的負功越多，粒子的速度越小，所以va＞vc＞vb ， 所以D正確，ABC錯誤；故選：D． 【分析】根據(jù)帶電粒子的運動軌跡彎曲方向，即可判斷庫侖力是引力還是斥力；電場線密的地方電場的強度大，電場線疏的地方電場的強度小，電場力做正功，速度增大，電場力做負功，速度減小，根據(jù)這些知識進行分析即可．本題中，點電荷的電場強度的特點是離開場源電荷距離越大，場強越小，掌握住電場線和等勢面的特點，即可解決本題．屬于基礎題目． 三、綜合題 41.（2018?北京）（1）靜電場可以用電場線和等勢面形象描述。a.請根據(jù)電場強度的定義和庫侖定律推導出點電荷Q的場強表達式；b.點電荷的電場線和等勢面分布如圖所示，等勢面S?、S?到點電荷的距離分別為r?、r?。我們知道，電場線的疏密反映了空間區(qū)域電場強度的大小。請計算S?、S?上單位面積通過的電場線條數(shù)之比N1?/N2?。 （2）觀測宇宙中輻射電磁波的天體，距離越遠單位面積接收的電磁波功率越小，觀測越困難。為了收集足夠強的來自天體的電磁波，增大望遠鏡口徑是提高天文觀測能力的一條重要路徑。2016年9月25日，世界上最大的單口徑球面射電望遠鏡FAST在我國貴州落成啟用，被譽為“中國天眼”。FAST直徑為500m，有效提高了人類觀測宇宙的精度和范圍。a.設直徑為100m的望遠鏡能夠接收到的來自某天體的電磁波功率為P?，計算FAST能夠接收到的來自該天體的電磁波功率P?； b.在宇宙大尺度上，天體的空間分布是均勻的，僅以輻射功率為P的同類天體為觀測